当我们实现一个比较复杂的数据结构,比如二叉树、图、跳表,Debug的时候怎么验证自己写的函数对不对呢?
一个方法是将数据结构可视化,与理论上的结果比较即可。
请出主角:Graphviz,带一种解释语言dot
,可以用简明的代码作图。
之所以推荐这个是因为它可以自动排版
1. 安装
官网下载链接[1]:http://www.graphviz.org/download/
作者系统为win10,其他操作系统应该大同小异。
安装时需要勾选添加环境变量:
2. 渲染
有vscode的读者可以安装一个vscode插件:
安装vscode插件
安装完成后,新建一个.dot
文件,右上角会出现一个渲染按钮:
渲染按钮
没有vscode的读者可以使用命令手动渲染:
dot -Tpng 你的代码文件名 -o 输出图片文件名
3. 编写代码
一个空的dot代码(什么都不渲染):
digraph { }
四个样例渲染效果
如图左上,可以使用下面代码,来创建一个名字为a的结点
digraph { a }
如图左下,通过label
的修改可以改动结点显示的文字。
如图右上,通过style = "dotted"
可以让其外侧圈边成虚线(可以用来显示NULL结点)
代码中的引号疑似不是必须的,建议保留。
digraph { a[label = "文字", style = "dotted"] }
通过结点名称 -> 结点名称
来创建一条线。
同理也可以使用dotted
,(虚线用于连接NULL结点)。
这个taillabel
可以在靠近第一个结点处显示一个数值(可用于显示结点中的一个数值)
digraph { node1[label = "A"] node2[label = "B"] node1 -> node2[style = dotted, taillabel = "0"] }
tips:建议将结点的数据,也就是value
,拿到node[label = ]
中显示,最突出、显眼。
4. 坑
3.4.1 NULL补位
NULL,空指针,在C++中被定义为
0
一个正常结点缺失左或右子结点时,会使用NULL指针来填补空缺。
正是因为其自动排版的功能,会导致一些坑。
举个例子,我们要画一个这样的二叉树:
1 | ------- | | 0 没有右孩子(NULL结点)
因为我们不能使用开头为数字作为变量名,所以我们的命名规则为:n + 数字
。
绘画效果:
NULL结点补位
我们发现,如果不使用一个结点NULL来补位,树被拉成了一个链。
我们只需要使用一层NULL结点来补位,这样结构就渲染正常了。
3.4.2 命名
两个结点名字相同,会被判定为一个结点:
结点名称相同
虽然这种情况在二叉搜索树中不存在,但是这里还是提一下。
怎么区分不同的结点呢?我们可以通过C++程序中结点的指针来命名。
结点名称:n + 指针
即使两个结点存储内容相同,但是在电脑中的内存地址一定不同。
但是NULL结点都会被命名为n0
,无法区分,怎么办呢?
我这里使用的解决方法:NULL结点命名规则为n + 叶子结点指针 + 是左子结点还是右子结点
AVL样例
3.5 代码
这个代码是基于Part 1中结点的定义来实现的。
void DEBUG() { // 使用了part 2中的软件来绘图,调试神器 FILE *fp = NULL; fp = fopen("./output.dot", "w"); // ./output.dot 为输出的文件名 fprintf(fp, "digraph {\n"); deque<node*> q; // 前序遍历,使用队列实现 node *current; q.push_back(root); while (!q.empty()) { current = q.front(); q.pop_front(); if (current == NULL) { continue; } fprintf(fp, "\tn%d[label = \"%d\"]\n", current, current->value); for (int i = 0; i < 2; ++i) { if (current->child[i]) { fprintf(fp, "\tn%d -> n%d[style = blod]\n", current, current->child[i]); q.push_back(current->child[i]); } else { fprintf(fp, "\tnull%d%d[label = \"NULL\", style = dotted]\n", current, i); fprintf(fp, "\tn%d -> null%d%d[style = dotted]\n", current, current, i); } } } fprintf(fp, "}"); fclose(fp); }
参考资料
[1]
官网下载链接: http://www.graphviz.org/download/